单边光栅的信号有哪些

单边光栅的信号有哪些

在江苏一家新能源汽车工厂的电池生产线上，发生过这样一件事。工人小张调试涂布机时，手刚靠近高速运转的涂布辊，设备就 “嘀” 地一声发出蜂鸣，紧接着速度慢了下来。很多人不知道，这背后发挥关键作用的，正是单边光栅输出的信号。作为工业自动化里保障安全和控制设备的重要元件，单边光栅的信号类型多样，应用也各有不同，下面就结合实际使用经验来详细聊聊。

一、开关量信号：简单直接的 “安全卫士”

开关量信号是单边光栅最常用的一种，原理很简单，就像家里的开关，只有 “开” 和 “关” 两种状态。它常见的输出有 NPN 型和 PNP 型。NPN 型是低电平有效，检测到物体时输出 0V；PNP 型则是高电平有效，检测到物体输出 24V。这两种类型可以通过拨码开关或者软件轻松切换，方便和不同品牌的 PLC 控制系统搭配使用。

在实际应用中，开关量信号主要用于设备急停和区域进入报警。在冲床、注塑机这类危险设备周围，通常会划定 0.5 米的安全区。一旦有手臂进入这个区域遮挡住光栅光束，开关量信号能在极短时间内触发急停继电器，让设备迅速停下，最大程度保障工人安全。还有仓库出入口，安装单边光栅并把检测距离设为 2 米，只要有人进入，信号就会联动声光报警器，提醒工作人员注意，有效减少货物碰撞事故。

开关量信号的优势很明显，接线特别简单，只需要接电源、信号和地线三根线就行，而且响应速度快，不到 10ms，特别适合对实时性要求高的安全防护场景。不过使用时要注意，一定要根据 PLC 的输入类型选对 NPN 或 PNP，不然设备可能会误报警，之前就有企业因为这个问题走了不少弯路。

二、模拟量信号：实现精准控制的 “调节高手”

模拟量信号和开关量不同，它能通过电压或电流的连续变化，准确反映出物体和光栅之间的距离。常见的有 4 - 20mA 电流信号和 0 - 10V 电压信号。举个例子，4 - 20mA 信号里，物体距离光栅 0.2 米时对应 4mA，距离 2 米时对应 20mA ，能把物体位置误差控制在 2cm 以内，相当精准。

在电子元件输送线上，模拟量信号就派上了大用场。当工件快靠近分拣工位（0.5 米内），模拟量信号会控制电机，让输送速度从 50Hz 降到 20Hz，这样就能大大提高分拣精度。还有安装在 AGV 机器人前端的单边光栅，通过模拟量信号实时反馈障碍物距离，0.8 米时机器人减速，0.3 米时直接停止，有效减少碰撞故障。

模拟量信号支持在 0.2 - 8 米的范围内进行距离检测，还能通过配套软件设置多个控制阈值，实现无级调节。而且电流信号采用双绞屏蔽线传输，在变频器多、干扰大的车间，信号衰减比电压信号小很多，稳定性强。

三、通讯信号：智能工厂的 “神经网络”

随着工业自动化程度越来越高，单边光栅也支持多种通讯信号，方便和整个工厂的系统集成在一起。常见的通讯协议有 RS485、Modbus/TCP、Profibus - DP 等。RS485 传输距离长，单条总线能连接 32 台设备；Modbus/TCP 适合和 MES 系统实时交互数据，跨网段通讯也没问题；Profibus - DP 和西门子 PLC 对接速度快，响应时间不到 5ms。

在汽车总装线上，10 个检测工位的单边光栅通过 Modbus 协议，把数据上传到中控系统。只要有一个工位检测到异常，整条生产线都会同步暂停，故障排查时间能缩短不少。还有光伏工厂，通过上位机软件实时监控光栅工作状态，一旦粉尘积累导致信号衰减过多，系统就会自动发出吹扫指令，人工巡检的工作量减少了将近一半。

使用通讯信号时，要先确认 PLC 或工控机支持哪种协议，像日系设备常用 RS485，德系设备常用 Profibus。用 RS485 总线时，记得在首尾设备接上 120Ω 的终端电阻，不然容易出现数据丢包的问题。

四、特殊信号：满足特殊需求的 “定制方案”

在核电、医药这些对安全性要求极高的行业，单边光栅会输出双回路信号。它有两个独立的开关量通道，必须两个通道同时触发，设备才会急停，这样就能避免单个通道故障导致的误动作。

对于飞锯、高速分拣机这类处理高速运动物体（速度超 10m/s）的设备，脉冲信号就派上用场了。它能通过测量光束被遮挡的时间，算出物体运动速度，最小检测时间能达到 5μs，连 5mm 厚的高速运动工件都能准确识别，大大提高加工精度。

五、信号选型与使用建议

选择单边光栅信号类型时，要根据实际需求来。如果只是基础安全防护，开关量信号就行；需要精准调节设备速度，模拟量信号更合适；要是想融入智能工厂系统，通讯信号必不可少。

现场调试也有小技巧，用万用表测输出端，遮挡光束时电压或电流应该有明显变化。布线时，通讯线要和动力线分开，距离保持在 30cm 以上，干扰大的话可以加装信号隔离器。

六、结语

单边光栅的各种信号类型，都有自己的 “用武之地”。选对信号类型，能让设备既安全又高效地运行。安协科技提供多种信号类型的单边光栅，还有从选型到集成的一站式服务。如果你的生产线也需要优化信号控制，欢迎访问官网 www.anxiekeji.cn，预约工程师上门，量身定制合适的解决方案。